Multi-physics simulation of non-equilibrium solidification in Ti-Nb alloy during selective laser melting

材料科学 微观结构 枝晶(数学) 选择性激光熔化 合金 温度梯度 传热 计算流体力学 流体力学 相(物质) 热力学 定向凝固 复合材料 冶金 物理 几何学 数学 有机化学 化学 量子力学
作者
Yongfu Cheng,Gang Wang,Zhaoguo Qiu,Zhigang Zheng,Dechang Zeng,Xu Tang,Rongpei Shi,Murali Uddagiri,Ingo Steinbach
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:272: 119923-119923
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2024.119923
摘要

This paper underscores the critical role of temperature distribution in the molten pool on the resulting solidification microstructure during selective laser melting (SLM) process. A powder-resolved computational fluid dynamics (CFD) model of Ti-Nb alloy is established to investigate heat transfer and fluid flow in the molten pool. When comparing the bulk model to the powder bed model, discrepancies in temperature gradient and cooling rate can reach up to 26.29% and 18.32%, respectively. Utilizing the powder bed CFD model, temperature gradient and cooling rate data at the molten pool boundary are integrated into the finite interface dissipation phase-field model. The simulation results illuminate the non-equilibrium solidification microstructure in the SLMed Ti-Nb alloy. Results indicate that the rapid solidification fosters a pronounced solute trapping effect, mitigating solute microsegregation. The microstructure manifests as cellular and dendritic structures, with Nb concentration in cellular cores and depletion in intercellular region. Predicted primary dendrite arm spacing (PDAS) or cell size range between 0.4 to 0.6 μm, consistent with experimental observations. In particular, the study reveals a transition from dendritic to cellular and from cellular to planar structures, with an accompanying analysis of the underlying mechanisms.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
dancha完成签到,获得积分10
2秒前
沉静灵枫完成签到,获得积分10
3秒前
GreyRat完成签到,获得积分10
3秒前
似风完成签到 ,获得积分10
4秒前
yyds完成签到,获得积分10
5秒前
ddddduan完成签到 ,获得积分10
5秒前
CodeCraft应助学生小陈采纳,获得10
6秒前
lsw完成签到,获得积分10
7秒前
MeOH拿桶接完成签到,获得积分10
12秒前
所所应助GreyRat采纳,获得10
16秒前
16秒前
18秒前
fffffr完成签到,获得积分10
18秒前
情怀应助一只大憨憨猫采纳,获得10
19秒前
Huimin完成签到,获得积分10
22秒前
hanny完成签到,获得积分10
23秒前
Ma发布了新的文献求助10
23秒前
25秒前
Xiaoxiannv完成签到,获得积分10
25秒前
等待的睿渊完成签到,获得积分10
26秒前
aaaa完成签到,获得积分10
26秒前
大模型应助kylin采纳,获得10
27秒前
Ava应助hanny采纳,获得10
29秒前
Felix0917完成签到,获得积分10
31秒前
captain完成签到 ,获得积分10
33秒前
阔达的柠檬完成签到,获得积分10
36秒前
39秒前
無名完成签到,获得积分10
41秒前
花生仔发布了新的文献求助10
42秒前
48秒前
英姑应助zy采纳,获得10
48秒前
花生仔完成签到,获得积分10
49秒前
50秒前
皆如我愿完成签到,获得积分10
51秒前
杨羕完成签到,获得积分10
51秒前
酷酷依秋发布了新的文献求助10
52秒前
一棵草完成签到,获得积分10
52秒前
哑铃完成签到,获得积分10
52秒前
53秒前
开朗豪英完成签到 ,获得积分10
54秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Adverse weather effects on bus ridership 500
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6350846
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8165501
关于积分的说明 17183074
捐赠科研通 5407050
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2862772
邀请新用户注册赠送积分活动 1840357
关于科研通互助平台的介绍 1689509